燃料电池系统及其运转方法技术方案

燃料电池系统具备：燃料电池；第1喷射装置，其与燃料相对于燃料电池的供给有关；以及第2喷射装置，其在从燃料储藏部到第1喷射装置的燃料流路中设置于第1喷射装置的上游侧。第1喷射装置和第2喷射装置能够使自燃料流路向下游侧连续的流路在经由第1喷射装置的第1流路和经由第2喷射装置的第2流路之间相互切换。第2喷射装置在燃料电池系统的运转过程中以比第1喷射装置的频率低的频率工作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】燃料电池系统及其运转方法
本专利技术涉及一种具备喷射原燃料的多个喷射装置的燃料电池系统及其运转方法。
技术介绍
在日本JP2005-100772A中公开有具备多个喷射装置作为喷射燃料电池的原燃料的喷射装置的燃料电池系统。具体而言，一种燃料电池系统，其具备以燃烧器的主燃烧部为供给对象的主燃料喷射阀和以燃烧器的副燃烧部为供给对象的副燃料喷射阀，主燃料喷射阀和副燃料喷射阀根据状况而被分开使用(段落0017)。
技术实现思路
如此，在具备多个喷射装置的燃料电池系统中，在该系统的运转过程中，在根据状况切换实际上工作的喷射装置的情况下，以下情况成为问题。由于使一部分喷射装置的工作停止，有的喷射装置的配置会在原燃料的流路产生滞留，这给停止中的喷射装置或工作中的喷射装置的状态带来影响。在产生了滞留的情况下，未获得以原燃料为制冷剂的充分的冷却效果，因此，在具备固体氧化物型燃料电池等工作温度较高的燃料电池的系统中，该问题变得更加显著。本专利技术的目的在于提供考虑了以上问题的燃料电池系统及其运转方法。在本专利技术的一形态中，具备：燃料电池；第1喷射装置，其与燃料相对于燃料电池的供给有关；以及第2喷射装置，其在从燃料储藏部到第1喷射装置的燃料流路中设置于第1喷射装置的上游侧，第1喷射装置和第2喷射装置能够使自燃料流路向下游侧连续的流路在经由第1喷射装置的第1流路和经由第2喷射装置的第2流路之间相互切换。第2喷射装置在该燃料电池系统的运转过程中以比第1喷射装置的频率低的频率工作。在其他形态中，提供燃料电池系统的运转方法。附图说明图1是表示本专利技术的一实施方式的燃料电池系统的整体的构成的概略图。图2是表示同上实施方式的燃料电池系统的启动时的工作状态的说明图。图3是表示同上实施方式的燃料电池系统的通常时的工作状态的说明图。图4是表示同上系统中的第1燃料喷射器与第2燃料喷射器之间的位置关系的说明图。图5是表示同上系统的基本的控制流程的流程图。图6是表示第1燃料喷射器与第2燃料喷射器之间的位置关系的另一个例子(第1变形例)的说明图。图7是表示第1燃料喷射器与第2燃料喷射器之间的位置关系的又一个例子(第2变形例)的说明图。图8是表示第1燃料喷射器与第2燃料喷射器之间的位置关系的又一个例子(第3变形例)的说明图。图9是表示第1燃料喷射器与第2燃料喷射器之间的位置关系的又一个例子(第4变形例)的说明图。具体实施方式以下，参照附图而对本专利技术的实施方式进行说明。(燃料电池系统的整体构成)图1概略地表示本专利技术的一实施方式的燃料电池系统S的构成。本实施方式的燃料电池系统(以下称为“燃料电池系统”，存在简称为“系统”的情况)S具备燃料电池堆1、燃料处理部2、氧化剂气体加热部3、燃烧器4、以及作为控制部的控制器101。燃料电池堆(以下，存在简称为“电池堆”的情况)1是层叠多个燃料电池或燃料电池单电池而构成的，作为发电源的各燃料电池例如是固体氧化物型燃料电池(SOFC)。燃料电池堆1在阳极系统中具备用于向燃料电池的阳极电极供给燃料气体的阳极气体通路11和用于供从阳极电极排出的发电反应后的阳极废气流动的、未图示的阳极废气通路，而在阴极系统中，具备用于向燃料电池的阴极电极供给氧化剂气体的阴极气体通路12和用于供从阴极电极排出的发电反应后的阴极废气流动的未图示的阴极废气通路。燃料处理部2处理作为一次燃料的原燃料，生成燃料电池中的发电反应所使用的燃料气体。燃料处理部2夹装于阳极气体通路11，从可搭载于车上的作为储藏部的燃料箱(相当于“燃料储藏部”或“原燃料的储藏部”)8接受原燃料的供给(箭头A1、A2)。在本实施方式中，原燃料是含水含氧燃料，具体而言是作为含氧燃料的乙醇与水的混合物(乙醇水溶液)。燃料处理部2由气化器、燃料换热器以及改性器构成，从燃料箱8接受原燃料的供给，在气化器中的原燃料的蒸发和燃料换热器中的加热后，将由改性器生成的氢作为燃料气体向燃料电池堆1供给。改性器具备改性用催化剂，利用水蒸气改性从乙醇生成氢。氧化剂气体加热部3用于加热氧化剂气体。氧化剂气体加热部3夹装于阴极气体通路12，接受氧化剂气体的供给(箭头B)。氧化剂气体例如是空气，通过向燃料电池的阴极电极供给大气中的空气，能够向阴极电极供给发电反应所使用的氧。在本实施方式中，氧化剂气体加热部3构成为空气换热器，加热常温(例如，25℃)的空气，并向燃料电池堆1供给。其中，固体氧化物型燃料电池的阳极电极和阴极电极处的发电的反应能够由下式表示。阳极电极：2H2+4O2-→2H2O+4e-…(1.1)阴极电极：O2+4e-→2O2-…(1.2)燃烧器4使原燃料燃烧，生成原燃料的燃烧气体。燃烧器4从燃料箱8接受原燃料的供给(箭头A1、A3)，并且接受氧化剂气体的供给(箭头C)。在本实施方式中，燃烧器4具备燃烧用催化剂，通过乙醇的催化剂燃烧而生成燃烧气体。由于原燃料的燃烧而产生的热量或燃烧气体所具有的热量不仅能够向燃料电池堆1供给，也能够向燃料处理部2和氧化剂气体加热部3供给。图1利用较粗的虚线表示热量从燃烧器4向燃料处理部2和氧化剂气体加热部3的移动。在燃料处理部2中，能够利用燃烧气体的热量加热气化器和改性器，并且，在燃料换热器中，能够利用与燃烧气体之间的热交换来加热原燃料(在本实施方式中，是蒸发后的乙醇气体)，在氧化剂气体加热部3中，能够利用与燃烧气体之间的热交换来加热氧化剂气体。控制器101控制原燃料、氧化剂气体相对于燃料处理部2和氧化剂气体加热部3的供给，并且，控制原燃料和氧化剂气体相对于燃烧器4的供给。在本实施方式中，原燃料相对于燃料处理部2的供给由第1燃料喷射器(相当于“第1喷射装置”)51执行，原燃料相对于燃烧器4的供给由第2燃料喷射器(相当于“第2喷射装置”)52执行。第2燃料喷射器52在从燃料箱8到第1燃料喷射器51的原燃料的流路(相当于“燃料流路”)p0的中途设置于第1燃料喷射器51的上游侧。另一方面，氧化剂气体相对于氧化剂气体加热部3的供给由例示为空气压缩机的空气供给装置7执行。氧化剂气体相对于燃烧器4的供给并不限定于此，可通过将阴极废气通路与燃烧器4连接，利用与氧化剂气体加热部3共用的空气供给装置7经由燃料电池堆1的阴极系统的通路(阴极气体通路、阴极废气通路)进行。在此，参照图4更具体地说明第1燃料喷射器51和第2燃料喷射器52周围的结构。图4表示燃料电池系统S中的第1燃料喷射器51与第2燃料喷射器52之间的位置关系。在本实施方式中，使燃料箱8和燃料电池堆1的阳极电极相连的阳极气体通路11中的、从燃料箱8到第1燃料喷射器51的燃料流路p0的一部分由第1燃料喷射器51和第2燃料喷射器52共用的燃料轨6形成。并不限定于此，第1燃料喷射器51不经由导管等其他流路构件而是直接安装于燃料轨6中的、在流动的方向上最靠下游侧的部位，第2燃料喷射器52与第1燃料喷射器51同样地直接安装于比第1燃料喷射器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池系统，其中，/n该燃料电池系统具备：/n燃料电池；/n第1喷射装置，其与燃料相对于所述燃料电池的供给有关；以及/n第2喷射装置，其在从燃料储藏部到所述第1喷射装置的燃料流路中设置于所述第1喷射装置的上游侧，/n所述第1喷射装置和所述第2喷射装置能够使自所述燃料流路向下游侧连续的流路在经由所述第1喷射装置的第1流路和经由所述第2喷射装置的第2流路之间相互切换，/n所述第2喷射装置在该燃料电池系统的运转过程中以比所述第1喷射装置的频率低的频率工作。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种燃料电池系统，其中，
该燃料电池系统具备：
燃料电池；
第1喷射装置，其与燃料相对于所述燃料电池的供给有关；以及
第2喷射装置，其在从燃料储藏部到所述第1喷射装置的燃料流路中设置于所述第1喷射装置的上游侧，
所述第1喷射装置和所述第2喷射装置能够使自所述燃料流路向下游侧连续的流路在经由所述第1喷射装置的第1流路和经由所述第2喷射装置的第2流路之间相互切换，
所述第2喷射装置在该燃料电池系统的运转过程中以比所述第1喷射装置的频率低的频率工作。


2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，
所述第2喷射装置在该燃料电池系统的暖机时工作，
所述第1喷射装置在该燃料电池系统的、除了所述暖机时以外的通常时工作。


3.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，
该燃料电池系统还具备：
燃烧器；以及
燃料处理部，其通过原燃料的处理而生成所述燃料电池的燃料气体，
所述燃料储藏部储藏所述原燃料，
所述第2喷射装置借助所述第2流路与所述燃烧器连接，
所述第1喷射装置借助所述第1流路与所述燃料处理部连接。


4.根据权利要求1～3中任一项所述的燃料电池系统，其中，
所述第2喷射装置的喷射流量比所述第1喷射装置的喷射流量多。


5.根据权利要求1～4中任一项所述的燃料电池系统，其中，
所述第1喷射装置和所述第2喷射装置设置于该燃料电池系统中的、相对于所述燃料储藏部成为高温的部位。


6.根据权利要求5所述的燃料电池系统，其中，
该燃料电池系统还具备：
第1恒温室，其收容有所述燃料电池；以及
第2恒温室，其在该燃料电池系统的运转过程中保持在比所述第1恒温室的温度低的温度，
所述第1喷射装置和所述第2喷射装置收容于所述第2恒温室。


7.根据权利要求1～6中任一项所述的燃料电池系统，其中，
该燃料电池系统还具备形成所述燃料流路的至少一部分的燃料轨，
所述第1喷射装置和所述第2喷射装置安装于所述燃料轨。


8.根据权利要求7所述的燃...

【专利技术属性】
技术研发人员：前岛晋，森山明信，矢口竜也，佐藤雅士，间野忠树，和田宽之，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP